美學(xué)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2013-03-06 來源：中國橋梁網(wǎng)
橋梁建筑是一種為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)的結(jié)構(gòu)，除能為人們提供其承載和跨越的功能以外，其外在的結(jié)構(gòu)形式還能給人以一種精神上的享受，隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對橋梁建筑美的追求也將成為一種普遍的崇尚。
一、協(xié)調(diào)與統(tǒng)一在橋梁布置方面的考慮
協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，主要指兩個(gè)方面。其一是作為橋梁結(jié)構(gòu)物，它和周圍的自然景觀及人工建筑一起位于人們的視覺空間中，故要求橋梁建筑要達(dá)到與環(huán)境的協(xié)調(diào)。不同的環(huán)境（包括自然地理環(huán)境、社會人文環(huán)境、歷史文化環(huán)境、技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和規(guī)劃建設(shè)環(huán)境）所要求的橋型也有所不同。在山區(qū)和風(fēng)景區(qū)比較適合的橋型首推拱橋，因?yàn)楣皹虻娘L(fēng)格、功能和外形在與周圍環(huán)境的統(tǒng)一較其他橋型優(yōu)越，另外拱橋曲線的外部形態(tài)和韻律變化更符合人們的審美要求。在平原地區(qū)，視野開闊、環(huán)境呆板，修建的橋梁一是要用橋梁來調(diào)節(jié)一下環(huán)境的韻味，二是要給過往的人們一種耳目一新的感覺，使其精神為之一振。此時(shí)對一些大型橋梁可采用中、下承式拱橋、斜拉橋、懸索橋等。對于城市跨江橋梁和立交橋來說比較復(fù)雜。大型的橋梁建筑，在構(gòu)成城市的形象上具有重要作用。有很多城市都是以橋梁作為本身的標(biāo)志性建筑。橋梁建筑作為交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，會使其周圍環(huán)境發(fā)生變化，對周圍環(huán)境造成影響。所在城市橋梁設(shè)計(jì)中，要遵循對周圍環(huán)境進(jìn)行保護(hù)、利用、改善和創(chuàng)造的原則。
其二是橋梁結(jié)構(gòu)造型統(tǒng)一，首先要注意各結(jié)構(gòu)部分的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。一般來說，要避免不同結(jié)構(gòu)體系混雜使用。橋梁建筑本身的各個(gè)組成部分，它們各自功能和造型不同，這種差別和變化必須在和諧和秩序中得到有機(jī)的統(tǒng)一，否則不是呆板單調(diào)，便是雜亂無章，也就喚不起人們的美感情趣。在橋梁眾多組件當(dāng)中，相鄰組件的結(jié)合有很多種形式，形式的選擇應(yīng)服從于主體結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)的和諧統(tǒng)一這一原則。
趙州橋是世界最著名的古老的圓弧形石拱橋，為1300年前隋代工匠李春所建造。凈跨徑32.07m，寬9m，拱矢高7.23m，采用空腹式拱代替實(shí)腹式拱，這是一項(xiàng)科學(xué)的創(chuàng)新。拱橋即減輕了恒載，又增加排洪面積，消除了實(shí)體拱笨重呆滯的造型，融功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、美觀于一體。該橋線形明快，構(gòu)思巧妙，富于活力。趙州橋的雕刻藝術(shù)也是一絕，其欄板、望柱和鎖口石上的獅象龍獸形態(tài)逼真，琢工精致秀麗，不愧為文物寶庫中的藝術(shù)珍品。
二、 橋梁結(jié)構(gòu)的主從與重點(diǎn)
在由若干要素組成的整體中，每一要素在整體中都占有一定的比重和地位，倘若所有要
素都競相突出自己，或者主次不分處于同等重要地位，則會削弱整體的完整統(tǒng)一性。橋梁建筑也是這樣，從功能特點(diǎn)考慮總有主體和附屬之分，而從結(jié)構(gòu)受力體來說，有主要受力構(gòu)件和次要受力構(gòu)件之分。主橋與引橋、主孔與邊孔之分、主體與附屬存在主從差異，正是憑借著這種差異和對立，才使橋梁建筑形成一個(gè)完整協(xié)調(diào)的有機(jī)整體。橋梁的主從首先從布孔上考慮?？缭酵ê胶恿魃系臉蛄海型ê娇缀头峭ê娇?，不通航河流上的橋梁也有跨越主河槽的主孔和兩邊河灘上的邊孔。通航孔和主孔不僅跨徑大，標(biāo)高高，而且有時(shí)為了適應(yīng)大跨而采用不同的形式。斜拉橋、懸索橋基本結(jié)構(gòu)圖形簡潔，由主塔、加勁主梁、拉索構(gòu)成，主塔將豎向及斜向心理引誘線引向塔頂，形成人們矚目的重要部位。高聳挺拔氣勢奪人的塔，配以輕柔的拉索、無限延伸的水平加勁梁，這些都突出了橋塔作為主體的主導(dǎo)地位，形成索體系橋梁突出的個(gè)性和鮮明的形象。視覺上的主從分明，力傳遞路線明確形成索結(jié)構(gòu)橋型所獨(dú)有的形態(tài)和美感。
三、 橋梁結(jié)構(gòu)的對稱與均衡
對稱是同形同量的對稱組合，對稱的造型統(tǒng)一感好，規(guī)律性強(qiáng)，使人產(chǎn)生莊嚴(yán)、整齊的
感覺。均衡則是在非對稱的構(gòu)圖中，以不等的距離和尺寸形成力（體）的平衡感，對橋梁來說其非對稱的均衡感還受地形地物的影響。均衡具有變化的美，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是生動活潑，有動感。從結(jié)構(gòu)到布孔按著對稱原則設(shè)計(jì)建造的橋例很多。有一些橋梁受地形、河流主航道、主河槽的影響采用了不對稱布置，處理得當(dāng)，也同樣給人一種均衡的美感。
四、 各結(jié)構(gòu)的比例與尺度
比例的問題廣泛存在于橋梁建筑設(shè)計(jì)中。它包括三個(gè)方面的內(nèi)容：一是橋梁結(jié)構(gòu)整體或
局部本身的三維尺寸的關(guān)系;二是橋梁結(jié)構(gòu)整體與局部或局部與局部之間的三維尺寸關(guān)系;三是橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)體部分與空間部分的虛實(shí)比例關(guān)系，另外還有凸出部分和凹進(jìn)部分、高起部分與底落部分的比例關(guān)系等。當(dāng)橋下凈空或橋面標(biāo)高要求固定的情況下，由于跨度與梁高之間關(guān)系的影響，橋梁的虛實(shí)透視存在一個(gè)最佳的比例。建筑的比例關(guān)系，首先是按自然規(guī)律確定的，一旦這些自然規(guī)律所蘊(yùn)含的美學(xué)價(jià)值被認(rèn)可之后，這些表現(xiàn)自然規(guī)律之美的尺寸比例便被概括歸納為典范和準(zhǔn)則。古希臘美學(xué)的主要奠基人之一——柏拉圖，把短比長等于長比短長之和并無限推演所得到的比例關(guān)系稱為黃金分割比例即（0.618：1=1：1.618 即a：b=b：（a+b）），認(rèn)為這是永恒的比例，永恒的美。
自古以來，認(rèn)為凡是符合這一比例的物體和圖形都是美的，在人體和其他動物體上有很多部分體現(xiàn)了黃金分割的關(guān)系。如人體的上軀與下肢的比例、頭部與軀干的比例都約為1：1.6左右，與黃金分割比例非常接近。
本世紀(jì)20年代初，馬哈姆別奇提出動態(tài)勻稱比例關(guān)系，即由整數(shù)平方根所形成的級數(shù)……所成的比例關(guān)系。如果正方形的一邊為1，則其對角線的長度為 ;短邊為1，長邊為 的矩形對角線是 ，依此類推得短邊為1，長邊為的矩形。認(rèn)為凡采用該比例數(shù)的圖形是美的。這種比例法可由圖1的作圖法獲得。
與比例相聯(lián)系的另一個(gè)因素是尺度。比例是表現(xiàn)橋梁建筑物各部分?jǐn)?shù)量尺寸關(guān)系之比，是對比的，可不涉及到具體尺寸。尺度則要涉及到真實(shí)尺寸的大小，但是又不同于尺寸的大小。尺度一般不是指構(gòu)件真實(shí)尺寸的大小，而是指構(gòu)件給人感覺上的大小印象與實(shí)際大小之間的關(guān)系。按說這兩者應(yīng)當(dāng)是一致的，但在形象外觀上卻往往出現(xiàn)差異。如果兩者一致，則意味著橋梁建筑處觀形象正確地反映了建筑物的真實(shí)大小;如果不一致，則表明建筑形象歪曲了建筑物的真實(shí)大小。這時(shí)可分為大而不見其大，小而不見其小兩種情況。這兩種情況都稱為失掉了應(yīng)有的尺度感。一座橋梁建筑，其各部的比例和尺度只有達(dá)到勻稱和協(xié)調(diào)才能給人以優(yōu)美形象。這就如同人的面容一樣，任何一個(gè)部位尺寸不當(dāng)或比例失調(diào)，都會影響整體的形象。
五、 結(jié)束語
橋梁建筑的審美，與其它的藝術(shù)形式的審美不同，它是以一個(gè)實(shí)實(shí)在在的、現(xiàn)實(shí)存在的、功能性極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)實(shí)體作為審美對象。它與一般的建筑結(jié)構(gòu)物也有區(qū)別，橋梁建筑以其全部外裸的結(jié)構(gòu)特性，以及各組成部分功能明確的形象來組成一個(gè)和諧的整體，啟發(fā)人們的聯(lián)想，激發(fā)人們美的感受。它除了遵循一般審美的規(guī)律要求外，還具有自己的審美特點(diǎn)。我們所做的不是對以往作品一次次的重復(fù)，而是要不斷的一次次的創(chuàng)新。一種新的橋梁建筑形式在經(jīng)過時(shí)間的考驗(yàn)后同樣會受到人們的喜愛和關(guān)注。
